(57)【要約】【課題】ハイドロフォーム加工チューブを用いたフロント・エンド構造の剛性を向上させる。【解決手段】車両のフロント・エンド組立体１０に、Ｕ字状管状構造体１４と、横方向に離間し長手方向に延びる一対のカウル・サイド７８と、横方向に離間した一対のＡピラー構造体（Ａピラー８２）を持つボディ部分とを設ける。Ｕ字状管状構造体１４は、各Ａピラー８２と各カウル・サイド７８に、長手方向に離間した位置において固定される。横方向に離間した結合点３０が剛性を向上させ、変形を抑える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれがアッパー・チューブとロア・チューブとを持ち、そしてそれぞれが、前端、ボディ端、第１結合点及び第２結合点を持つ、横方向に離間した一対のサイド・チューブ構造体、
ラジエーター支持チューブ構造体、
横方向に互いに離間した第１と第２の固定点とを持つボディ部分、及び
横方向に互いに離間し、それぞれが第１固定点と第２固定点とを持つ一対のＡピラーを有し、
上記サイド・チューブ構造体の上記ボディ端のそれぞれが上記各Ａピラーの第１固定点と第２固定点とに固定され、上記チューブ構造体の上記前端のそれぞれが上記ラジエーター支持チューブ構造体に固定され、そして、上記サイド・チューブ構造体それぞれの第１結合点と第２結合点とが上記ボディ部分の第１固定点と第２固定点とに固定されるように、上記サイド・チューブ構造体が、長手方向に離間した位置において、上記Ａピラーと上記ボディ部分との間に固定されることを特徴とする車両用フロント・エンド組立体。
【請求項２】
上記一対の横方向に離間したサイド・チューブ構造体と上記ラジエーター支持チューブ構造体とが、ハイドロフォーミングされることを特徴とする請求項１に記載の車両用フロント・エンド組立体。
【請求項３】
上記ボディ端のそれぞれが第１長手平面内で上記第１及び第２の固定点に結合され、上記第１結合点が上記第１長手平面から離間した第２長手平面内で上記第１固定点に固定され、そして、上記第２結合点が上記第１及び第２長手平面から離間した第３長手平面内で上記第２固定点に結合されるように、上記各サイド・チューブ構造体がそれぞれの上記Ａピラーと上記ボディ部分とに結合されることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用フロント・エンド組立体。
【請求項４】
上記第１固定点に隣接してボディ部分により支持されることを特徴とする前記請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用フロント・エンド組立体。
【請求項５】
上記ロア・チューブのそれぞれが更に、上記ボディ端と上記第２結合点との間において、上記ボディ部分に固定されることを特徴とする前記請求項１乃至４のいずれかに記載の車両用フロント・エンド組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のチューブ状フロント・エンド組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常のフロント・エンド組立体は、複数の独立したフレーム構成部品をプレス成形そして溶接結合することにより製造される場合が多い。このような組立体はいくつかの各種フレーム部品の組合せであることが多いので、剛性を保つことが製造上の大きな課題の一つである。フレーム部品のそれぞれが互いに取付けられて部分組立品を形成し、それから車両のボディ部分へ取付けられるとき、フロント・エンドにおける必要な若しくは要求される剛性を得ることはますます難しくなる。この問題は、ときに「マッチボックス化（matchboxing）」と呼ばれる。マッチボックス化というのは、車両のシートメタル部分がフレームに取付けられたときにそれがヒンジ点でぶれて目標とする正方形姿勢から平行四辺形姿勢へと動くときに生じる現象である。このようなシートメタルの変形は、フロント・エンド構造体の共振周波数特性の低下を招く可能性がある。
【０００３】
車体構造の構築に、ハイドロフォーム加工された管状要素が用いられることが増えている。ハイドロフォーミングで輪郭加工された部品を形成するために、金型組立体の金型キャビティの表面に沿うように管状ブランク（blank）を外方に拡張するのに、高圧流体を用いる金属成形法である。
【０００４】
車両のフロント・エンドの組立過程にはまだ、管状ハイドロフォーム加工部品の可能性を十分に生かしていないところがある。フロント・エンド組立体における管状部材の使用について記載した従来技術はあるが、マッチボックス化の問題には対処していない。例えば、特許文献１は、ハイドロフォーム加工チューブを使用して構築される車両フロント・エンドについて記載する。特許文献１において、複数のチューブ部材から形成された第１ボディ構造体と、シートメタルから形成された第２ボディ構造体とが、サンドイッチ的な関係で互いに溶接される。しかしながら、この方法はまだ、シートメタル構造体がチューブ部材に固定されるときに変形する可能性があるので、マッチボックス化の可能性が残る。
【特許文献１】米国特許第６４１６１１９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常の車両フロント・エンド構成と比較して、優れた剛性をもたらすハイドロフォーム加工チューブを使用したフロント・エンド構造に対する必要性が存在する。更に、組立体が変形又はマッチボックス化する傾向を最小化するフロント・エンド組立方法に対する必要性も存在する。また、構造補強材をなくし、部品点数を削減し、そして車体耐久性を高める必要性も存在する。
【０００６】
上述の問題と必要性は、下記の発明により、対処される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、Ｕ字状管状構造体、横方向に離間し長手方向に延びる一対のカウル・サイド及び、横方向に離間した一対のＡピラー構造体を有する車両用のフロント・エンド組立体を提供する。Ｕ字状管状構造体は、長手方向に離間した位置において、各Ａピラー及び各カウル・サイドに固定される。Ｕ字状管状構造体の長手方向に離間した結合が、剛性を高め、変形を抑える。
【０００８】
本発明の第２の観点は、それぞれが前端部分、ボディ端部分、第１結合点及び第２結合点を持つ一対のサイド・チューブ、左端と右端を持つラジエーター支持チューブ、それぞれが固定点を持つ一対のＡピラー、及び、それぞれが一対の第１及び第２のカウル・サイド固定点を含む一対のカウル・サイドを持つボディ構造体を持ち、上記サイド・チューブが長手方向に離間した位置において上記Ａピラーと上記カウル・サイドに固定される車両用フロント・エンドを組み立てる方法である。この方法は、横断方向に延びるラジエーター支持チューブを、上記左端と右端とで、長手方向に延びる上記一対のサイド・チューブに結合して、略Ｕ字状の管状構造体を形成する工程を含む。上記第１結合点が上記一対の第１カウル・サイド固定点に隣接して配置されるように、横断方向に延びるボディ構造体が、上記Ｕ字状管状構造体に対して配列される。上記サイド・チューブのボディ端部分が上記Ａピラーの固定部分の一つと接触するように、上記一対のＡピラー構造体が上記Ｕ字状管状構造体に対して配列される。上記ボディ端が上記一対のＡピラーの固定部分のそれぞれに固定され、そして上記第２結合点のそれぞれが上記カウル・サイドの第２固定点の一つに固定されるように、上記Ｕ字状管状構造体が、上記Ａピラー、上記ボディ構造体及びカウル・トップに長手方向に離間した結合点において接合される。
【０００９】
本発明の第３の観点は、横方向に離間した少なくとも一対の結合点を持つ内側面及び、横方向に離間した一対の端部結合部を持つ外側面を有するＵ字状管状構造体、横方向に離間し長手方向に延びるカウル・サイドを持つボディ部分及び、横壁と横断壁を持つ横方向に離間した一対のＡピラーを有する車両のフロント・エンド組立体である。上記Ｕ字状構造体が上記各横断壁を貫通し、上記サイド・チューブ構造体の結合点のそれぞれが上記カウル・サイドの一つに固定されるように、また、上記端部結合部が上記横壁の一つに固定されるように、上記Ｕ字状管状構造体が各Ａピラーと各カウル・サイドとの間で長手方向に離間した位置において固定される。
【００１０】
本発明の第４の観点は、それぞれがアッパー・チューブとロア・チューブとを持ち、そしてそれぞれが、前端、ボディ端、第１結合点及び第２結合点を持つ、横方向に離間した一対のサイド・チューブ構造体、ラジエーター支持チューブ構造体、横方向に互いに離間した第１と第２の固定点を持つボディ部分、及び、横方向に互いに離間し、それぞれが第１固定点と第２固定点とを持つ一対のＡピラーを有するフロント・エンド組立体である。
【００１１】
上記サイド・チューブ構造体の上記ボディ端のそれぞれが上記各Ａピラーの第１固定点と第２固定点に固定され、上記チューブ構造体の上記前端のそれぞれが上記ラジエーター支持チューブ構造体に固定され、そして、上記サイド・チューブ構造体それぞれの第１結合点と第２結合点が上記ボディ部分の第１固定点と第２固定点に固定されるように、上記サイド・チューブ構造体が、長手方向に離間した位置において、上記Ａピラーと上記ボディ部分との間に固定される。
【００１２】
これらのものなどの本発明の構成及び利点は、添付の図面を見ながら、以下の詳細な説明を見ることにより、より完全に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１を参照すると、改良された車両用フロント・エンド組立体が図示符号１０により全体として特定されている。
【００１４】
フロント・エンド組立体１０は、ボディ部分１２及びＵ字状管状構造体１４を有する。Ｕ字状管状構造体１４は、左サイド・チューブ構造体１６、右サイド・チューブ構造体１８、及び、ラジエーター支持チューブ構造体２０を有する。ここで用いられる右サイドと左サイドというのは、車両のドライバーにとっての車両の左右を指す。サイド・チューブ構造体１６，１８は、互いに鏡像関係にある。各サイド・チューブ構造体１６，１８は、長手方向にボディ部分１２の前方をラジエーター支持チューブ構造体２０まで延びる。ラジエーター支持チューブ構造体２０は、車両の前部を横断し、そしてサイド・チューブ構造体１６及び１８の直角方向に延びる。各サイド・チューブ構造体１６，１８は、Ｕ字状ブラケット２２若しくは同様のコネクターにより、ラジエーター支持チューブ構造体２０に独立して結合される。チューブは、ハイドロフォーム加工される。チューブは、引き抜き材、シームレス・チューブ又はシーム・チューブから加工することもできる。チューブは、質量削減のために、その全長の中で厚さを変更して成形することもできる。
【００１５】
図１及び図２について言及すると、左及び右サイド・チューブ構造体１６，１８のそれぞれが、アッパー・チューブ２４及びロア・チューブ２６を含む。各アッパー・チューブ２４は、ボディ端２８、第１結合点３０、第２結合点３２、支持部分３４、上部冷却部分３６及び前端３８を有する。アッパー・チューブ２４は、内側面４０と外側面４２とを持つ。外側面４２は、組み込みそしてまた固定作業の実行のための空間を提供する複数のアクセス・ホール４４を持つ。アッパー・チューブ２４は、上部冷却部分３６と前端３８との間を鉛直方向の最高位置から最低位置へと延びる。前端３８は、ラジエーター支持チューブ構造体２０に取付けられる。
【００１６】
左右のサイド・チューブ構造体１６，１８のロア・チューブ２６は各々、ボディ端４６、第１結合点４８、第２結合点５０、支持部分５２及び前端５４を有する。各ロア・チューブ２６は、内側面５６と外側面５８とを持つ。ロア・チューブ２６は、組み込み及びフロント・エンドの組立に付随する溶接などの組立作業の実行のためのアクセスを提供する複数のアクセス・ホール６０を持つ。
【００１７】
ロア・チューブ２６とアッパー・チューブ２４は、サイド・チューブ構造体１６，１８を形成するように、互いに固定される。図１の好ましい実施形態において、アッパー・チューブ２４の底面６２とロア・チューブ２６の上面６４とが、それぞれの面に沿って、互いに固定され、アッパー・チューブ２４の第２結合点３２とロア・チューブ２６の第２結合点５０が、互いに近接して配置されるのを可能にする。更に、ロア・チューブ２６の内側面６６及びアッパー・チューブ２４の外側面４２がそれぞれ、アッパー・チューブ２４の前端３８とロア・チューブ２６の前端５４に近接して、互いに固定される。アッパー・チューブ２４とロア・チューブ２６は、ラジエーター支持チューブ構造体２０に結合する前に、車両前部に向けて長手方向に延びて、互いに結合される。アッパー・チューブ２４は、アッパー・チューブ２４の前端３８がアッパー・チューブ２４のボディ端２８の内側の鉛直面に位置するように、ロア・チューブ２６の内側になるように形成される。同様に、ロア・チューブ２６の前端５４は、そのボディ端４６よりも内側の鉛直面に配置される。
【００１８】
ボディ部分１２について以下に更に述べる。ダッシュ構造体７０とアンダー・ボディ構造体７２とが互いに接合される。カウル・インナー構造体（カウル・インナー７４）が、ダッシュ構造体７０の前方部分に沿って取付けられる。一対のカウル・サイド７８，８０が、ダッシュ構造体７０とカウル・インナー７４に取付けられる。
【００１９】
一対の横方向に離間したＡピラー８２，８４が、それぞれが対応するカウル・サイド７８，８０の外側にあるように、配置される。左右のカウル・サイド８０，７８とＡピラー８４，８２は、互いに鏡像関係にある。右Ａピラー８２が、右カウル・サイド７８、ダッシュ構造体７０、そしてアンダー・ボディ構造体７２へ取付けられるのが示されている。ボディ部分１２は、組立体を形成するために組合せられるシート・メタル構成部品又は構造的プラスチック構成部品から形成することができる。
【００２０】
図２は、本発明の実施形態の一つの展開斜視図である。右カウル・サイド７８は、外側に延び、そしてカウル・サイド７８に対して約９０度の角度を形成するカウル・サイド・フランジ８６を含む。右カウル・サイド７８の一部が、長手方向前方に延び、そして第２固定点８８を持つ。Ａピラー８２への直接のアクセスを可能とするために、各カウル・サイド７８，８０には、（後述の）鉛直方向に延びる複数のクリアランス・ホール８９が形成される。
【００２１】
図１及び図２に示されるように、カウル・インナー７４は、一対のカウル・サイド７８，８０の間の水平面を横方向に延びるボディ部分１２の一部である。図２を参照すると、カウル・インナー７４の一部が、カウル・インナー７４の端部９０から外側に延びる周縁フランジ９２を示している。
【００２２】
Ａピラー８２，８４が、鉛直で長手方向の面にほぼ沿って延びる側壁９４を有する。横断壁９６が、Ａピラーの前縁９８からカウル・サイド・インナー（カウル・サイド７８）に向けて延びる。横断壁９６は、この横断壁９６の一部により分離されるロア・クリアランス開口１００とアッパー・クリアランス開口１０２とを持つ。
【００２３】
カウル・トップ１０４が、カウル・インナー７４の上部を越えて延びるのが示されている。カウル・トップ１０４は、カウル・インナー７４とカウル・サイド７８に取付けられる。カウル・トップ１０４の各端部には、フランジ１０６が形成される。
【００２４】
図３を参照すると、右Ａピラー８２の側壁９４の内面１０８が、ヒンジ・レインフォースメント・ブラケット１１０を支持するのが示されている。ブラケット１１０は、各Ａピラーの内面１０８に取付けられる。ブラケット１１０は、ファスナー又は溶接のいずれかにより、Ａピラー８２へ取付けられる。アッパー・ヒンジ・レインフォースメント・ブラケット１１０の垂直フランジ１１１は、内面１０８から内向きに延びる。フランジ１１１は、クリアランス開口１０２の下縁と同じ高さに配置される。
【００２５】
ボディ部分１２とＵ字状管状構造体１４の結合部について、特に図１，図２及び図４を参照して、詳細に説明する。ボディ部分は、互いに組み付けられる、アンダー・ボディ構造体７２、ダッシュ構造体７０、カウル・インナー７４及び左右のカウル・サイド８０，７８を有する。図１は、左カウル・サイド８０と右カウル・サイド７８に取付けられるカウル・インナー７４を示す。右カウル端部９０が、各カウル・サイド７８，８０上に位置する対応したカウル・サイド・フランジ８６に合うように加工された周縁フランジ９２を含む。
【００２６】
図４は、最終的な位置にあるフロント・エンド組立体の一部の破断図である。カウル・サイド・フランジ８６と周縁フランジ９２とが互いに固定される。アッパー・チューブ２４が周縁フランジ９２の上に載る。第１結合点３０が周縁フランジ９２の上に配置される。各アッパー・チューブ２４は、アクセス・ホール４４を通る通常の手段により、各周縁フランジ９２へ固定することができる。各カウル・サイド７８，８０上に配置される第２固定点８８が、アッパー・チューブ２４の第２結合点３２及びロア・チューブ２６の第２結合点５０に隣接して配置される。アッパー・チューブ２４とロア・チューブ２６におけるアクセス・ホール４４が、スポット溶接のような通常の固定方法の使用を可能とする。
【００２７】
図５を参照すると、右Ａピラー８２がボディ端４６及びＵ字状管状構造体１４のボディ端２８部分へ組み付けられている。アッパー・チューブ２４は、Ａピラーの前方クリアランス開口１０２を通過し、アッパー・ヒンジ・レインフォースメント・ブラケット１１０のフランジ１１１面上に載る。ロア・チューブ２６は、Ａピラー８２のロア・クリアランス開口１００を通って延び、そして、それが固定されるＡピラー側壁９４に接触する。
【００２８】
図６を参照すると、アッパー・チューブ２４が、ヒンジ・レインフォースメント・ブラケットのフランジ１１１上に載っているのが示されている。アッパー・チューブ２４は、側壁９４の内面１０８とフランジ１１１の両方に、スポット溶接など通常の固定方法により、固定される。
【００２９】
図７を参照して、アッパー・チューブ２４及びロア・チューブ２６に取付けられたカウル・サイド７８の内方から見た状態を説明する。アッパー・チューブ２４及びロア・チューブ２６が、第２固定点８８に固定される。アッパー・チューブ２４は、カウル・サイド・フランジ８６により支持される。カウル・サイド７８には、アッパー・アクセス・ホール１１３とロア・アクセス・ホール１１４とが設けられる。組立作業のためのアクセスのために、アクセス・ホール１１３及び１１４がそれぞれ、アッパー・チューブ２４及びロア・チューブ２６に配列される。
【００３０】
図８及び図９を参照すると、カウル・トップ１０４が、カウル・インナー７４上に配置される。カウル・トップ１０４の各端部に配置されたカウル・トップ・フランジ１０６が、第１結合点３０に隣接したアッパー・チューブ２４の上面１１８に配列される。アッパー・チューブ２４は、カウル・トップ・フランジ１０６をアッパー・チューブ２４の上面１１８に固定するために、外側面にアクセス若しくはクリアランス・ホール１１９を持つ。アクセス・ホール１１９はまた、アッパー・チューブ２４の底面６２を、カウル・インナー周縁フランジ９２と、カウル・サイド７８のフランジ８６の両方へ固定するのに寄与する。
【００３１】
図１０には、図８の線Ｘ−Ｘに沿う断面図が示されている。アッパー・チューブ２４及びロア・チューブ２６は、それぞれの外面に、チューブをカウル・サイド７８へ取付けるための通常の固定ツールのアクセスのために、クリアランス・ホール４４を持つ。
【００３２】
フロント・エンド組立体の代替実施形態においては、ロア・チューブ２６及びアッパー・チューブ２４は、図１及び図２と同様であるが、左右のサイド・チューブ構造体１６，１８のロア・チューブ２６のボディ端４６が、アッパー・チューブ２４のボディ端２８よりも外側に配置されるところが異なるサイド・チューブ構造体を形成するように、互いに固定することもできる。このアッパー・チューブ２４とロア・チューブ２６のオフセットは、剛性の向上をもたらす。対応して、Ａピラー側壁と横断壁のそれぞれが、アッパー・チューブ２４及びロア・チューブ２６を受けるために、対応してオフセットする。
【００３３】
本発明を実施するための最良の態様について詳細に述べてきたが、本発明が関連する分野の当業者であれば、本発明の思想及び範囲から逸脱することなしに、添付の請求項により規定される発明を実施するために、様々な代替構成及び実施形態を想到するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態によるフロント・エンド組立体の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態によるフロント・エンド組立体の展開斜視図である。
【図３】本発明の実施形態によるＡピラーの一部内側面図である。
【図４】本発明の実施形態によるフロント・エンド組立体の一部斜視図である。
【図５】本発明の実施形態の一つによる２つの管状フレーム部材に取付けられたＡピラーの一部内側面図である。
【図６】図５の線VI−VIに沿って見た断面図である。
【図７】本発明の実施形態の一つによる２つの管状フレーム部材に取付けられたカウル・パネルの一部内側面図である。
【図８】本発明の実施形態の一つによるフロント・エンド組立体の一部斜視図である。
【図９】図８の線IX−IXに沿う断面図である。
【図１０】図８の線Ｘ−Ｘに沿う断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１２  ボディ部分
１６，１８  サイド・チューブ構造体
２０  ラジエーター支持チューブ構造体
２４  アッパー・チューブ
２６  ロア・チューブ
４６  ボディ端
４８  第１結合点
５０  第２結合点
８２，８４  Ａピラー
８８  第２固定点
【図１】
2005343454.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005343454.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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